如何循环利用碳纤维?佐治亚理工学院告诉你

用碳纤维为车身的汽车质轻且坚固,兼具省油和安全的优点,但价格居高不下。原因在于作为原材料的碳纤维价格偏高又难以回收,故其再利用问题一直是人们关注的热点。日前,佐治亚理工学院成功研制出回收碳纤维的方法,碳纤维汽车降价有望,让我们拭目以待。碳纤维增强复合材料与许多汽车复合材料一样,以硬化树脂为其基质,因而结构坚固。这与钢筋混凝土的增强机理相同。佐治亚理工学院研究了碳纤维在新型环氧基塑料vitrimer中的悬浮。他们利用醇溶剂将浸泡其中的环氧树脂溶解。

“一旦环氧树脂溶解,碳纤维就会与其分离,并可以被用于新材料中,”佐治亚理工学院在七月的第21期Research Horizons杂志上发表了该研究结果。

“我们认为这种方法会有很多直接的工业应用,并带来许多经济和环境利益,”佐治亚理工学院的前博后Kai Yu这样说道。科罗拉多丹佛大学的一名教授也向先进功能材料杂志阐述了这一研究成果,并发表在七月刊中。“由于实施方便,所以这一方法也没有材料的大小限制,”他说。“可以很方便地按比例放大。”

汽车碳纤维中环氧vitrimer新型塑料到底占比多少难以得知——如果有的话,这就与所谓的“传统碳纤维”不同了。

“传统碳纤维增强复合材料中的聚合物基质通常情况下是交联在一起的,就如橡胶一样,无法直接加热熔化;故其难以去除聚合物基质而得到其中更有回收价值的碳纤维,”佐治亚理工学院的教授Jerry Qi向Research Horizons杂志这样解释道。

“Vitrimers塑料含动态键,故在一定条件下,它可以在不破坏网络完整性的前提下改变其结构,”他说。“我们让小分子的醇来参与这一网络重建的反应,这样就可以有效溶解掉Vitrimers。”

回收碳纤维的重要性不仅仅在于其经济利益。不同的材料工业因汽车车身空间和环境再循环能力而竞争,这些都是良好舒适度的前提。

该研究由美国国家科学基金会、中国国家自然科学基金、数字化制造和设计中心和新加坡公共部门基金联合赞助。

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